01 / 导读
导读
引用
Morin, D. (2008). Introduction to Classical Mechanics: With Problems and Solutions. Cambridge University Press.
章节概要
全书共14章和10个附录，约710页。出版社把内容分为标准的入门主题（牛顿定律、振动、能量、动量、角动量、行星运动和狭义相对论）以及更进阶的主题（简正模、拉格朗日方法、陀螺运动、惯性力、四维矢量和广义相对论）。习题及其解答是本书的核心特色。
第1章：Strategies for solving problems
开篇一章讲解决物理问题的一般策略，与本书重视解题的取向一致。
第2–3章：Statics；Using F = ma
先讲静力学，再讲F = ma的运用，为全书其余部分的力与牛顿动力学打下基础。
第4章：Oscillations
讲振动，出版社将其列为标准的入门主题。介绍中还把简正模列为本书涉及的进阶主题。
第5章：Conservation of energy and momentum
约80页，是前半部分最长的一章，讲介绍中列为核心主题的两条守恒定律。
第6章：The Lagrangian method
引入拉格朗日方法，作为F = ma之外的另一种途径。它排在能量和动量之后、中心力之前，因此后面的力学内容可以使用这种方法。
第7章：Central forces
中心力运动，即介绍中提到的行星运动的背景。
第8–9章：Angular momentum, Part I (Constant L)；Angular momentum, Part II (General L)
角动量分为两部分。第一部分处理角动量方向恒定的情形，第二部分处理一般情形，合计约150页。介绍中提到的陀螺运动属于这一部分，书末还有关于主轴存在性和矩阵对角化的附录。
第10章：Accelerating frames of reference
讲从加速参考系描述运动，即介绍中所说惯性力的来源。
第11–14章：Relativity (Kinematics)；Relativity (Dynamics)；4-vectors；General Relativity
占全书近四分之一。两个较长的章节讲狭义相对论（先运动学，后动力学），随后是简短的四维矢量一章和简短的广义相对论入门。附录F至I收录了相对论定性问题、Lv/c²结果的推导、孪生子佯谬的解决以及洛伦兹变换。
核心概念
- 解题策略：建立和检验物理问题的一般建议（第1章）。
- 静力学与F = ma：平衡中的力以及牛顿第二定律的运用（第2–3章）。
- 振动与简正模：周期运动和耦合系统的模式。
- 能量与动量守恒：作为解题工具的两条定律（第5章）。
- 拉格朗日方法：由一个函数而不是由力得到运动方程（第6章）。
- 中心力：在指向固定点的力作用下的运动（第7章）。
- 角动量：恒定与一般情形，以及主轴（第8–9章）。
- 惯性力：加速参考系中的表观力（第10章）。
- 狭义相对论、四维矢量与广义相对论：第11–14章。
评析
优点
- 规模很大的习题集。 出版社称书中有250多道带详细解答的习题和350多道不带解答的练习题；练习题的解答对教师以密码保护。Contemporary Physics上的一篇书评认为，本书真正的价值在于大量习题及其解答。
- 明确的评注。 介绍说，正文中散布着讨论其他教科书常常一笔带过的问题的评注，书中还有600多幅插图。
- 一册涵盖范围广。 从静力学到拉格朗日力学，再到包含广义相对论在内的相对论，学生可以用一本书完成较长的课程。
- 对角动量和相对论分开处理。 角动量分为恒定和一般两种情形，相对论占四章并配有附录，这样的深度是多数入门力学书所没有的。
局限
- 篇幅。 约710页，其中四分之一用于相对论，超出多数力学课程的覆盖范围，需要取舍章节。
- 目录中没有哈密顿力学。 拉格朗日方法有专门一章，但目录中没有哈密顿力学一章，准备学习高等力学的学生需要另备教材。
在课程中的定位
在力学课程中，Morin是一本习题丰富的本科教材，涵盖的范围与Taylor的Classical Mechanics相近；后者是继续讲到哈密顿力学、混沌和连续介质力学的标准中级教程。对许多学生来说，Morin是Taylor的好搭档：习题量和相对论章节选Morin，常规课程要讲到哈密顿形式则选Taylor。Chabay与Sherwood的Matter and Interactions是以动量原理和计算机建模为主线、基于微积分的一年级课程，应排在Morin之前。Susskind与Hrabovsky的The Theoretical Minimum是通向拉格朗日和哈密顿思想的简明讲座式途径，Goldstein的Classical Mechanics则是随后的研究生层次的深入论述。
如何使用本书
本书适合学过第一门力学课程的本科生；站内列出的先修要求是单变量微积分和入门力学，后面会用到一些多变量微积分（附录B复习了多变量与矢量微积分）。
实用的读法：先读第1章了解解题思路，再读第3–5章巩固牛顿动力学、能量和动量。第4章和第6–10章构成标准中级课程的核心（振动、拉格朗日方法、中心力、角动量、加速参考系）。第11–14章可作为独立的相对论单元，第11–12章为必读，第13–14章为选读。要主动利用有解答的习题：先自己做，再看解答；不带解答的练习题可用作作业。